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２２ 陕西水利水电技术 总第９１期 长距离输水泵站水锤计算有关问题的探讨 薛杰军 （水利部陕西水利电力勘测设计研究院 陕西 西安７１０００１） 摘要 本文通过探讨兖州煤业榆林６０万ｔ甲醇项目供水泵站水锤计算中所涉及 长距离输水；泵站；水锤计算；榆林 （２）水泵的的惯性常数 Ｋ一３７５ＭＲ／（ＧＤ２×ｎＲ） 一的一些问题，提出了自己对长距离输水泵站水锤计算有关问题的认识和看法。 关键词１基本资料 兖州煤业榆林６０万ｔ甲醇项目供水泵 ３７５×２４１／（３４．１×１４８５） １．７８ 站设计上水面高程１３２１．４０ Ｉｌｌ，设计下水面 高程１１４４．８２ｍ，净扬程为１７６．５８ｍ。管道的 设计流量为０．３８５ｍ ／ｓ，选用ＤＮ７００钢管， 管壁厚度为１２ｍｍ，流速为１．０ｍ／ｓ。压力管 道总长３０．９ｋｍ，管道纵断面整体起伏较多， 最大高差约１６２ｍ。总水头损失为６３．４２ｍ， 总扬程为２４０ｍ。泵站安装强自吸多级卧式 一（３）管路的额定流速 Ｖ一０．３８５／０．７８５４／０．７ 一１．０（ｍ／ｓ） （４）水锤波的传播速度 ａ一１４２５／（１＋ｋ／Ｅ×Ｄ／ｔ）。・。 一１４２５／（１＋２．０７／２１０×７００／１２）。・。 １１３５（ｍ／ｓ） 离心泵５台，型号为２５０ＳＬＱＤ一６Ｏ×４，配套 电动机型号为Ｙ４５０７－－４。 一（５）管路常数 ２ｐ—ａＶ／ｇＨ＝１１３５×１．ｏ／９．８／２４０ —２有关参数计算 （１）机组数据 ０．４８ （６）水锤波往返一次的时间 一水泵轴功率 ＰＲ一９．８×（０．３８５／３）×２４０／０．８ —３７８（ｋＷ）； ２×Ｌ／ａ＝２×３０９００／１１３５ ５４．４（ｓ） —（７）Ｋ 值 Ｋ 一１．７８×５４．４ —９６．８ 水泵转矩 ＭＲ一９４７×ＰＲ／ｎＲ一９４７×３７８／１４８５ —２４１（ｋＷ）； 电动机转动惯量根据输出功率得（ＧＤ ）２—３１（ｋｇ．ｒｌｌ ）； Ｐ一 ３最低压力线图的绘制 ３．１管路阻力损失 Ｈ 。一（２４０—１７６．５８）／２４０ —０．２６＝２６ ４５０ ｋｗ，查丘传忻著《泵站》一书中图１２—３８ 水泵的转动惯量 （ＧＤ２）１—０．１×３１—３．１（ｋｇ．ｒｌｌ ）； 利用《泵站》书中计算图１２—３２、１２—３３ 进行插值计算。 ３．２管路特征点最低压力计算 （１）根据Ｋｇ＝９６．８、２ｐ＝Ｏ．４８、管路阻力 机组总的转动惯量 ＧＤ２一（ＧＤ２）】＋（ＧＤ ）２ —３．１＋３１—３４．１（ｋｇ．ｍ ）。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第１期 长距离输水泵站水锤计算有关问题的探讨 ２３ 损失Ｈ 。一２ｏ％和４０％，在图１２—３２、１２— ３３中可以分别查出水泵出口、Ｌ／２、３Ｌ／４处 地画一条曲线，就可以求得最高压力坡度线 （图２）及输水管路各点最大正压，详见表２。 的最低压力，见表１。 表１ 管路特征点最低压力 位 置 管路阻力损失 管路阻力损失 管路阻力损失 ５有关问题的探讨 ５．１最高压力 （Ｈ 。＝２Ｏ ） （Ｈ 。＝４Ｏ％） （Ｈ 。＝２６ ） 水泵出口处 ＋３０ ＋１５％ ２５．５ Ｌ／２处 ＋３５％ ＋２２ ３１．１ ３Ｌ／４处 ＋４０ ＋２８ ３６．４ （２）管路特征点最低压力 水泵出口处最低压力一２４０ Ｘ ０．２５５— ６１．２（ｍ）； Ｌ／２处最低压力一２４０Ｘ ０．３１１—７４．６４ （ｍ）； ３Ｌ／４处最低压力－－２４０Ｘ０．３６４—８７．３６ （ｍ）。 以设计下水面高程１１４４．８２ ｍ为基准， 将这些数据绘在输水管路纵断面图上，用光 滑的曲线连接则得到图１。由图１可知，在 距离泵站３Ｌ／４附近出现３５ｍ负压，有可能 产生水柱分离，必须采取相应的措施。 ｌ ｌ 昌ｌ ．＿■一一 器一 —／ 一 ’ ｌ ｌ 表２ 输水管路各点最大正压 位置 水泵出口处 Ｌ／２处 ３Ｌ／４处 最大正压 ２９２ １９２ １４５ （ｍ） ４最高压力线图的绘制 将图１绘制的最低压力坡度线，转换为 以设计上水面高程１３２１．４０ ｍ为基准，对称 根据《泵站设计规范》（ＧＢ／Ｔ５０２６５— ９７）第９．３．２．３款，管道最高压力不应超过 水泵出口额定压力的１．３～１．５倍。由图２、 表２可知：本工程管道最高压力２９２ｍ，为水 泵出口额定压力２４０ ｍ的１．２２倍，满足规范 要求。 ５０ ４５ ４０ 重 ３５ 掣 ３０ 谴 ２５ ２０ ｌ５ ｌ０ ５．２最低压力 、 根据《泵站设计规范》（ＧＢ／Ｔ５０２６５— ９７）第９．３．２．４款，管道任何部位不应出现 水柱断裂。由图１可知：本工程管道在距离 泵站１４ｋｍ～２７ｋｍ均出现负压，最大负压 ３５ｍ，大于允许值（负压允许值一一６ｍ），有 可能产生水柱分离，必须采取消除措施。 ６对长距离输水泵站水锤计算 有关问题的认识和看法 笔者由于工作原因，参与了对兖州煤业 榆林６０万ｔ甲醇项目供水泵站水锤的计算， 对计算中所涉及的一些问题，提出了自己的 认识和看法，希望能为类似工程设计提供一 些参考。 （１）由于长距离输水管道一般Ｋ 值很 大，根据丘传忻的《泵站》一书中图１２—３２、 １２—３３可知，输水管道一般负压值较大。要 提高管道各点的最低压力，需减小２ｐ值和 （下转第１９页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第１期 引红济石调水工程输水隧洞通风方案研究 １９ （６）在洞内设置射流风机进行辅助通风。 适应长管路独头压入式通风的要求。 （３）组织专门的通风班，建立健全管理制 ６同类工程通风方案比较 采用独头压人式通风均有已建成工程的 度，加强通风的日常管理，勤检查、常维护，保 证风机正常运转。 成功经验，主要参考秦岭Ⅱ线平导洞和白云 山平导洞独头施工通风经验。 表４施工通风与其他工程类比 独头 工程 掘进 断面 风管 风量 风压 名称 距离 面积 直径 （ｍ０ （ｍｔ） （ｍ） ／ｒａｉｎ） （Ｐａ） （ｋｍ） （４）保证风管接头严密，避免车刮炮崩， 以防止漏风或尽量减少漏风，防止漏风是充 分发挥机械通风效果的关键。另外应尽量采 用大直径风管以减少沿程阻力，同时风管安 施工 方法 ＴＢＭ 装必须做到平、顺、直，以减少通风管的局部 阻力。 秦岭 Ⅱ线 ９ ６１ ２２ ．３５００ ５８８６ ～６８６７ ５１３ ６９９ ４０２ ５１３ （５）风管的通风效果与风管末端到工作 面的距离有关，对于压入式一般应为不大于 ４～５Ｓ。一。 白云山 ２平导洞 ０ １４．４ ０．８ ．３ １４５ 钻爆 ５６５１ ４８６２ １１０２７ 引红 济石 ３ ７ １１ １０．５５ １．０ １１Ｉ ９５ １．０ １１．９５ １．０ 钻爆 ＴＢＭ ＴＢＭ （６）在隧道内安装环境监测仪，屏幕显示 洞内有害气体浓度，反映通风的合理性，达到 洞内有害气体浓度可视化。 ７实现长管路独头压人式施工 ８结语 通风的质量保证 通过以上分析及与已成类似工程的类 为了保证长距离通风的质量，还需要加 强以下工作： （１）实现隧道长管路独头压入式施工通 风，不仅取决于设计工作质量（如合理布置通 风方式、合理选择风管和风机等），而且还取 决于通风设备的配套程度、设备安装质量和 通风系统的管理水平。 （２）通过对国内外通风管道及通风机的 现状进行调查，选择大直径、漏风小、风阻低 的通风管道及大风量、高风压的强力风机，能 （收稿日期；２ＯＯ７一Ｏ４—１９） 比，引红济石调水工程采用压入式通风解决 钻爆段独头距离为３．０ ｋｍ的通风及ＴＢＭ 段独头距离为７．０ ｋｍ的通风问题是可行 的，能满足本工程的通风要求。 本文只对从开挖面至稀释炮烟到安全浓 度的范围及需要的时间进行了计算和分析， 而对爆破散烟及污浊空气的浓度尚未做定量 的分析和研究，还有待于进一步研究。 （上接第２３页） Ｋｐ值，即减小输水管道流速和增大机组转 动惯量。 （２）设置调压罐或调压池，当管道压力下 的对比计算，将不安全因素消除在试运行以 前。 参考文献： ［１］丘传忻．《泵站》．中国水利水电出版社，２００４．２ （收稿日期：２ＯＯ６—１２—１３） 降时向管道及时补水，以提高管道压力。 （３）对长距离输水泵站水锤计算建议委 托两家以上的有关科研单位，加强水锤防护
